Urethane Casting Materials: The Complete Guide for Prototyping & Produktion

Wenn Sie ein Produktdesigner sind, Hersteller, oder Bastler fragen, "Was sindUrethan-Gussmaterialien, und wie verwende ich sie für mein Projekt?Kommen wir zur Sache. Gussmaterialien aus Urethan (auch Polyurethan-Gießharze genannt) sind zweiteilige flüssige Verbindungen – Harz und Härter – die zu einem Feststoff aushärten, haltbare Teile beim Mischen. Sie eignen sich ideal für die Erstellung von High-Fidelity-Prototypen, Kleinserienteile, und kundenspezifische Komponenten, dank ihrer Vielseitigkeit: Sie können die Textur nachahmen, Flexibilität, und Festigkeit von Materialien wie Gummi, Plastik, oder sogar Metall. Ob Sie machen 10 individuelle Handyhüllen oder 500 Gehäuse für medizinische Geräte, Urethan-Gussmaterialien bieten eine kostengünstige Alternative zum Spritzguss (Dies erfordert teure Werkzeuge). In diesem Leitfaden, Wir decken alles ab, von der Funktionsweise bis hin dazu, welcher Typ zu Ihrem Projekt passt, So können Sie häufige Fehler vermeiden und professionelle Ergebnisse erzielen.

Was sind Urethan-Gussmaterialien?, und wie funktionieren sie??

Im Kern, Urethan-Gussmaterialien sind Flüssigkeiten auf Polymerbasis, die einerchemische Reaktion (Heilung) wenn Harz und Härter in bestimmten Verhältnissen gemischt werden. Diese Reaktion verwandelt die Flüssigkeit in einen Feststoff mit auf Ihre Bedürfnisse zugeschnittenen Eigenschaften – von weich bis weich, gummiartige Texturen (Wie ein Telefongriff) zu starr, schlagfeste Feststoffe (wie ein Drohnenrahmen).

Der Prozess basiert auf drei Schlüsselkomponenten:

1. Urethanharz: Die Grundflüssigkeit, die die Farbe des Endteils bestimmt, Flexibilität, und Grundstärke.
2. Härter (Katalysator): Löst die Aushärtereaktion aus; das Verhältnis von Harz zu Härter (normalerweise 1:1 oder 2:1 nach Volumen/Gewicht) Steuert die Aushärtungszeit und die Endhärte.
3. Zusatzstoffe (optional): Füllstoffe (für Stärke), Pigmente (für Farbe), oder Formentrennmittel (um die Teileentnahme aus Formen zu erleichtern) kann zur Leistungssteigerung beigemischt werden.

Lassen Sie uns ein Beispiel aus der Praxis durchgehen: ein Startup, das einen tragbaren Fitness-Tracker entwickelt. Sie brauchen 20 Prototypen des silikonähnlichen Armbands des Trackers. Anstatt in Spritzgusswerkzeuge zu investieren ($10,000+), Sie verwenden Urethanguss. Erste, Sie erstellen im 3D-Druck ein Mastermodell des Armbands. Dann, Sie stellen eine Silikonform um den Meister her. Nächste, sie mischen aweiches Urethanharz (Shore A 50 – ähnlich wie Gummi) mit Härter bei a 1:1 Verhältnis. Sie gießen die Mischung in die Silikonform und lassen sie aushärten 4 Stunden bei Raumtemperatur. Einmal geheilt, Sie ziehen die Form ab, um sie freizulegen 20 identische Armbänder – jedes mit der gleichen Textur und Flexibilität wie das endgültige Produktionsteil. Gesamtkosten? Unter 500 US-Dollar – das spart ihnen Tausende, während sie das Design mit Benutzern testen können.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Aushärtezeit je nach Material variiert: Schnell aushärtende Urethane können aushärten 30 Minuten (ideal für schnelle Prototypen), während langsam aushärtende Optionen erforderlich sind 24 Std. (besser für große Teile, die sich blasenfrei absetzen müssen). Auch, Die Härtungstemperatur ist wichtig – die meisten Urethane härten bei Raumtemperatur aus (65–75 ° F.), sondern sie erhitzen (auf 100–120°F) kann die Aushärtung beschleunigen 50% (pro Daten aus demVerband der Polyurethanhersteller).

Gängige Arten von Urethan-Gussmaterialien: Verwendung, Profis, und Nachteile

Nicht alle Urethan-Gussmaterialien sind gleich. Der richtige Typ hängt vom Verwendungszweck Ihres Teils ab, gewünschte Flexibilität, und Umweltbedingungen. Nachfolgend finden Sie eine Aufschlüsselung der beliebtesten Typen, mit realen Anwendungsfällen, die Sie bei Ihrer Wahl unterstützen.

*Küstenhärte: Eine Skala zur Messung der Materialflexibilität – niedrigere Zahlen = weicher (Ufer a) oder weniger starr (Ufer d); höhere Zahlen = härter/steifer.**Zugfestigkeit: Ein Maß dafür, wie viel Kraft ein Material aushalten kann, bevor es bricht (Daten vonCovestro, ein führender Urethanhersteller).

Lassen Sie uns mit zwei Fallstudien tiefer eintauchen:

1. Beispiel für weiches Urethan: Ein Automobilzulieferer braucht 50 Prototyp von Türdichtungen für ein neues Elektrofahrzeug. Sie verwenden ein Shore A 60 weiches Urethan. Die Dichtungen sind flexibel genug, um sich der Rundung der Tür anzupassen, dennoch robust genug, um standzuhalten 1,000+ Öffnungs-/Schließzyklen im Test. Durch die Verwendung von Urethanguss können sie das Design der Dichtung iterieren 3 Mal im Monat – etwas, das beim Spritzgießen ohne zusätzliche Werkzeugkosten nicht möglich wäre.
2. Beispiel für starres Urethan: Ein Robotikunternehmen braucht 100 Strukturhalterungen für einen kleinen Industrieroboter. Sie entscheiden sich für ein Shore D 75 Hartes Urethan mit Glasfaserfüllstoff (Stärke steigern). Die Klammern haben eine Zugfestigkeit von 7,500 psi – stark genug, um den 20-Pfund-Arm des Roboters zu tragen. Urethanguss kostet sie $3 pro Halterung, im Vergleich zu $15 pro Halterung mit Spritzguss (für einen 100-teiligen Lauf).

Wichtige Faktoren, die bei der Auswahl von Urethan-Gussmaterialien zu berücksichtigen sind

Die Wahl des falschen Urethanmaterials kann zum Scheitern von Prototypen führen, Zeitverschwendung, oder Teile, die im Gebrauch kaputt gehen. Hier sind die kritischen Faktoren, die es zu bewerten gilt, Basierend auf Best Practices der Branche und Erfahrungen aus der Praxis.

1. Gewünschte Härte und Flexibilität

Beginnen Sie damit, wie Ihr Teil funktionieren muss:

• Muss es sich biegen?? (Z.B., ein Griff, Siegel) Wählen Sie ein weiches Urethan (Shore A 20–80). Zum Beispiel, Ein Spielzeughersteller, der einen gummiartigen Puppenarm herstellt, würde Shore A 30 verwenden – weich genug, um sich zu biegen, ohne zu brechen.
• Muss es seine Form behalten?? (Z.B., ein Gehäuse, Klammer) Wählen Sie ein starres Urethan (Shore D 50–85). Ein 3D-Druckerhersteller, der einen starren Filamentspulenhalter herstellt, würde Shore D 80 verwenden – steif genug, um 5-Pfund-Spulen zu tragen.

Für die Spitze: Testen Sie immer zuerst eine kleine Probe. Mischen Sie eine kleine Menge Harz und Härter, es heilen, und prüfen Sie, ob die Härte Ihren Anforderungen entspricht. Dadurch wird vermieden, dass bei einer ganzen Charge Material verschwendet wird, das zu weich oder zu steif ist.

2. Umweltbedingungen

Wo wird Ihr Teil verwendet?? Urethane verhalten sich bei Hitze unterschiedlich, kalt, Feuchtigkeit, oder Chemikalien:

• Hohe Hitze (Z.B., in der Nähe von Motoren, Industrieöfen): Verwenden Sie Hochtemperatur-Urethane (Hält bis zu 300 °F stand). Ein Rasenmäherhersteller verwendet diese für Motordichtungen – sie zersetzen sich bei 250 °F Motorhitze nicht.
• Kalte Temperaturen (Z.B., Außenausrüstung, gekühlte Teile): Vermeiden Sie starre Urethane (Unter 32 °F werden sie spröde). Wählen Sie ein weiches Urethan mit einer niedrigen Glasübergangstemperatur (Tg)– suchen Sie nach Tg < 0° F (Daten von Basf, ein Urethanlieferant).
• Moisture or chemicals (Z.B., Medizinprodukte, Lebensmittelkontaktteile): Choose urethanes with hydrophobic additives or FDA-approved formulations. A medical device company uses FDA-grade rigid urethane for a glucose meter housing—it resists cleaning chemicals and doesn’t leach toxins.

3. Produktionsvolumen und Kosten

Urethane casting shines for low-to-medium volumes (1–1.000 Teile). For higher volumes (>1,000 Teile), injection molding becomes more cost-effective—but here’s how to optimize cost for urethane:

• 1–10 Teile: Use fast-cure urethanes (30 mins–2 hours cure time) to speed up production.
• 10–100 Teile: Choose a medium-cure urethane (4–8 Stunden) for better part quality (fewer bubbles).
• 100–1.000 Teile: Invest in a durable silicone mold (can last 20–50 uses) instead of a cheap one (5–10 uses). Dies reduziert die Kosten für den Austausch der Form.

Kostenbeispiel: Eine Start -up -Herstellung 500 benutzerdefinierte USB-Laufwerke. Verwendung eines standardmäßigen starren Urethans ($25 pro Quart, genug für 10 Teile) und eine wiederverwendbare Silikonform ($150) Summen $1,400. Injektionsformungen würden kosten $10,000 Für Tooling Plus $1 pro Teil ($10,500 gesamt)– eine 7-fache Kostenersparnis mit Urethan.

4. Formkompatibilität

Nicht alle Urethane funktionieren mit allen Formen. Für den Urethanguss werden am häufigsten Silikonformen verwendet (Sie sind flexibel, leicht zu entformen), Aber:

• Weiche Urethane: Arbeiten Sie mit jeder Silikonform (Es besteht keine Gefahr, dass die Form reißt).
• Starre Urethane: Verwenden Sie a hochfeste Silikonform (Shore A 50–70) um Schimmelschäden beim Entformen zu vermeiden. Ein starres Teil kann eine schwache Silikonform zerbrechen lassen (Ufer a < 40) beim Entfernen.
• Foam urethanes: Use a mold with vents—foam expands during curing, and vents release excess air to prevent bubbles.

Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Verwendung von Urethan-Gussmaterialien (Für perfekte Teile)

Even the best urethane material won’t give good results if you skip key steps. Below is a proven, step-by-step process used by professional manufacturers—with tips to avoid common issues like bubbles or uneven curing.

Schritt 1: Bereiten Sie Ihre Form vor

• Choose the right mold: Silicone molds are best (as mentioned). Für kleine Teile, use a 2-part silicone mold; für große Teile, use a single-piece “pour-over” mold.
• Reinigen Sie die Form: Wipe the mold cavity with a lint-free cloth and isopropyl alcohol (90%) to remove dust or oil—this ensures the urethane adheres evenly.
• Apply Mold release agent (optional): For rigid urethanes or complex molds, spray a light coat of silicone Mold release agent. This makes demolding easier and extends mold life. Avoid over-spraying—too much Mold release agent can leave a sticky residue on the part.

Schritt 2: Messen und mischen Sie das Urethan

• Use accurate tools: Measure resin and hardener with a digital scale (weight is more precise than volume). Follow the manufacturer’s ratio (Z.B., 1:1 by weight for many soft urethanes).
• Mix slowly: Stir the resin and hardener with a wooden stick or plastic spatula for 2–3 minutes. Mix in a figure-8 pattern to avoid creating bubbles. Fast stirring traps air, leading to bubbles in the final part.
• De-gas (Optional, aber empfohlen): For parts with fine details (Z.B., Schmuck, Kleine Prototypen), pour the mixed urethane into a vacuum chamber. Run the vacuum for 2–3 minutes to remove bubbles. If you don’t have a vacuum chamber, let the mixture sit for 10–15 minutes—most bubbles will rise to the surface.

Schritt 3: Gießen Sie das Urethan in die Form

• Pour slowly: Tilt the mold at a 45° angle and pour the urethane along the mold’s edge. This reduces splashing and bubble formation.
• Fill to the top: Leave a small gap (1–2mm) at the top—some urethanes expand slightly during curing. Overfilling leads to excess material (Blitz) that needs trimming.
• Tap the mold: Gently tap the mold on a hard surface 2–3 times. This releases any trapped air bubbles that rise to the surface.

Schritt 4: Härten Sie das Urethan aus

• Follow cure time: Let the mold sit at room temperature (65–75 ° F.) for the manufacturer’s recommended time. Don’t rush—under-cured urethane is sticky and weak.
• Avoid disturbance: Don’t move the mold during curing. Shifting can cause the urethane to settle unevenly, leading to thick/thin spots.
• Post-cure (optional): Für Teile, die zusätzliche Stärke benötigen (Z.B., Strukturklammern), post-cure them in an oven. Heat to 100–120°F for 1–2 hours. This increases tensile strength by 15–20% (per tests by Huntsman, a urethane producer).

Schritt 5: Entformen Sie das Teil und stellen Sie es fertig

• Demold carefully: For silicone molds, peel the mold away from the part slowly. Start at a corner and pull gently—don’t yank, as this can damage the part.
• Überschüssiges Material: Use a sharp utility knife or sandpaper to remove flash (excess urethane around the part’s edges).
• Sand or paint (optional): For a smooth finish, sand the part with 200–400 grit sandpaper. Für Farbe, Verwenden Sie Acrylfarbe (urethane accepts most paints well).

Fallstudie: A jewelry designer making custom resin pendants. They followed this process: used a silicone mold, mixed 1:1 soft urethane with gold pigment, de-gassed for 2 Minuten, poured slowly, geheilt für 4 Std., then sanded the edges. Das Ergebnis? 20 pendants with no bubbles, glatte Oberflächen, and consistent color—ready to sell in their shop.

Neueste Trends bei Urethan-Gussmaterialien (2025)

The urethane casting industry is evolving to meet demand for better performance, Nachhaltigkeit, und Geschwindigkeit. Here are the top trends to watch, durch Branchendaten gestützt.

1. Nachhaltige/nicht abbaubare Urethane

As sustainability becomes a priority, manufacturers are developing urethanes made from renewable materials:

• Plant-based resins: Urethanes derived from soy, corn, or castor oil. These have 30–50% lower carbon footprints than traditional petroleum-based urethanes (per the Sustainable Polymers Association).
• Biodegradable options: Urethanes that break down in soil or compost within 1–2 years (ideal for single-use parts like packaging). A packaging company uses biodegradable foam urethane for electronics packaging—it protects products during shipping and doesn’t end up in landfills.

2. Hochleistungsadditive

New additives are expanding urethane capabilities:

• Carbon fiber fillers: Add 10–15% carbon fiber to rigid urethanes to boost tensile strength to 10,000+ psi—making them strong enough to replace metal parts in some applications (Z.B., Drohnenrahmen). A aerospace startup uses carbon fiber-reinforced urethane for small satellite components—they’re 40% lighter than aluminum parts.
• Self-healing additives: Urethanes with microcapsules that release a healing agent when the part is scratched. A phone case manufacturer uses these—small scratches disappear within 24 Std., extending the case’s life.

3. Schnell aushärtend, Hochwertige Urethane

Demand for faster prototyping has led to urethanes that cure in 15–30 minutes without sacrificing quality:

• UV-cure urethanes: These cure in 5–10 minutes when exposed to UV light. They’re ideal for rapid prototyping—designers can print a master model, make a mold, and cast a part in the same day. A product design firm uses UV-cure urethanes to make 5–10 prototypes per day, cutting their design cycle from 2 Wochen zu 3 Tage.

Die Meinung von Yigu Technology zu Urethan-Gussmaterialien

Bei Yigu Technology, we see urethane casting materials as a game-changer for small businesses and startups—they democratize manufacturing by eliminating the high cost of injection molding tooling. From our work with clients in consumer electronics, Medizinprodukte, und Automobil, the biggest mistake we see is choosing a urethane based solely on cost, not performance. A cheap urethane might save money upfront but can lead to failed parts (Z.B., a soft urethane that tears under use). We recommend prioritizing material properties first—match the urethane to your part’s needs (Flexibilität, Wärmewiderstand) —then optimize cost. We also support the shift to sustainable urethanes; they’re not just good for the planet—they often perform as well as traditional options. Ob Sie machen 1 Prototyp oder 500 Produktionsteile, urethane casting materials offer the flexibility and affordability to bring your design to life quickly.